elementi di base per l’astrofotografia...2015/11/19 · elementi di base per l’astrofotografia...

Elementi di base per l’astrofotografia

Principi di base per poter riprendere gli oggetti celesti e tutti i fenomeni del cielo

Associazione Cernuschese Astrofili

Osservatorio Astronomico Civico Gabriele Barletta

Storia della fotografia astronomica

Nei primi anni dell‘Ottocento l'inglese Thomas Wedgwood, ceramista inglese di queltempo, sperimentò l'utilizzo del nitrato d’argento, prima rivestendone l'interno direcipienti ceramici, poi immergendovi dei fogli di carta o di cuoio esposti poi alla lucedopo avervi deposto degli oggetti. Si accorse che dove la luce colpiva il foglio, lasostanza si anneriva, mentre rimaneva chiara nelle zone coperte dagli oggetti.

1771-1805


Joseph Nichéphore Niépce si interessò della recente scoperta e approfondì glistudi alla ricerca di una sostanza che potesse impressionarsi alla luce in manieraesatta mantenendo il risultato nel tempo. Il 5 maggio 1816 Joseph Niépcescrisse al fratello Claude del suo ultimo esperimento, un foglio bagnato di clorurod'argento ed esposto all'interno di una piccola camera oscura.

1765-1833


Nel 1827, Claude, Niépce incontrò Louis Jaquest MandéDaguerre. Daguerre era un pittore parigino di discretosuccesso, conosciuto principalmente per aver realizzatoil diorama, un teatro che presentava grandi quadri egiochi di luce. Daguerre utilizzava una rudimentalecamera oscura per assicurarsi una prospettiva corretta.

1763-1828

1787-1851


L'astronomo e uomo politico francese Jean-Francois Arago racconta cheDaguerre, prima di rendere pubblico il suo procedimento, su richiesta dellostesso Arago, di Biot e di Humboldt, mostrò l'immagine della Luna, che si eraformata nel fuoco di una mediocre lente, su una delle sue lastre, dove la Lunaaveva lasciato un'impronta bianca evidente.

1786-1853

Questo mediocre risultato era statosufficiente a dimostrare la possibilità diottenere immagini fotografiche dallaradiazione lunare e a suscitare l'entusiasmo diArago che, comunicò, per la prima volta, l'ideadell'invenzione di Niepce e di Daguerre nellasessione straordinaria dell'Accademia delleScienze e delle Belle Arti del 7 gennaio 1839.Successivamente, nella seduta del 19 agosto1839, dette la descrizione completa delprocedimento e preannunciò la speranza dipoter realizzare carte fotografiche del nostrosatellite per eseguire uno dei lavori più lunghi,più minuziosi e più delicati dell'Astronomia.

Le prime foto della LunaDe La Rue, Warren (1815-1889), "On a photo-engraving of a lunarphotograph", in: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol.25, p. 172, London, 1865 La prima fotografia della Luna fu realizzata nel1840 da J.W. Draper a New York, circa un anno dopo l'invenzione diDaguerre. Entro un decennio molti altri astronomi, come ad esempio J.A.Whipple e G.P. Bond di Harvard, ottennero immagini fotografiche dellaLuna di discreta qualità. Ancora irrisolto, tuttavia, era il problema dellastampa di tali immagini per la pubblicazione: fu merito di De La Rue, unastrofilo inglese con un osservatorio a Cransford, quello di essereriuscito per primo a vincere le difficoltà tecniche.

Le PellicolePrima della diffusione della fotografia digitale anche in campo astronomico erano le pellicole lo

strumento principale per acquisire immagini del cielo. In base al tipo di oggetto da riprendere

si utilizzava una diversa pellicola e casa produttrice, la Kodak e la 3M producevano pellicole

più sensibili al rosso mentre la Fuji era marcatamente sensibile al blù.

Strumentazione

Il TelescopioIl sensore di ripresa

La montatura e il sostegno

Il luogo di ripresa

Il TelescopioIl telescopio è una parte fondamentale per riprendere gli oggetti celesti la scelta del tipo di strumento è dettata dal tipo di oggetto che si vuole riprendere.

Riflettori a corta focale adatti per oggetti deboli Nebulose, Galassie Comete: Newton, Backer-Schmidt Newton-Schimdt.

•Riflettori a lunga focale adatti per nebuloseplanetarie ammassi globulari Pianeti: Schimdt-Cassegrain, Cassegrain, Maksutov.

Rifrattori Apocromatici a corta focale adatti per oggetti estesi a largo campo Via Lattea, Nebulose, Comete con code estese.

•Rifrattori a lunga focale adattiper Sole, Luna e Pianeti.

IL Sensore di Ripresa• Il sensore è il nostro occhio sensibile, da lui dipende la buona

qualità dell’immagine

DSRL: macchina fotografica digitale modificata o raffreddata

Web-Cam dedicate e costruite per riprese astronomiche

CCD: Sensori raffreddati molto sensibili

La Montatura

La montatura è fondamentale per leriprese astronomiche, un buonorientamento e una meccanica precisa avolte valgono di più di una eccellenteottica.

L’Autoguida del telescopioPer ottenere una immagine ferma durante la posa il telescopio oltre adinseguire l’oggetto nel suo moto apparente nel cielo, causato dalla rotazioneterrestre, dobbiamo correggere eventuali errori di inseguimento.

A tal scopo viene utilizzato un telescopio guida a cui è collegato un sensoreche trasmette l’immagine catturata al pc dove un programma appositocomanda i movimenti del telescopio correggendo il moto di inseguimento.

Macchina fotografica modificata o non modificata

A sinistra una ripresa di10 minuti con corpomacchina modificato peracquisire più infrarossopossibile, a destra unaripresa con lo stessostrumento e tempo diposa ma effettuata conuna macchinafotografica tradizionalecon filtro tagliainfrarosso. Ledifferenze sono moltoevidenti, l’oggettoastronomico,soprattutto le nebuloseemettono tantissimonell’infrarosso, nonvederlo vuol direperdere più del 70%dell’immagine.

Programmi per elaborazionePer ottenere una buona immagine astronomica è necessario elaborare le foto ottenute con una

serie di programmi informatici.

I passaggi per ottenere delle buone immagini di pianeti Luna o Sole sono:

1. Ripresa del soggetto con webcam astronomica e creazione del filmato

2. Allineamento, ottimizzazione e somma dei migliori frame del filmato ottenuto

3. Elaborazione matematica wavelet per ottenere il giusto contrasto e dettaglio

4. Elaborazione estetica con programmi tipo Photoshop

I passaggi da eseguire per le immagini di profondo cielo sono i seguenti:

1. Somma delle immagini RAV ottenute con il telescopio

2. Sottrazione dei Dark Frame per eliminare il rumore del sensore

3. Aggiunta dei Flat field per eliminare i difetti e uniformare il campo fotografico

4. Salvare un file in formato TIF o FIT

5. Elaborazione estetica con programmi tipo Photoshop

Tra i programmi più usati troviamo: Registax, Avistac, Iris, DeepSkyStacker, Astroart, Maxim DL, Nebulosity,

Ripresa planetariaPer la ripresa di un pianeta è necessario registrare un filmato con la we-cam della durata di almeno 30 secondi e non superiore ai 2 minuti, altrimenti si mette in evidenza lo spostamento causato dalla rotazione del pianeta sul proprio asse.

Importantissime sono le condizioni atmosferiche, il Seeing, l’aria deve essere stabile senza turbolenze o correnti che disturbino la ripresa.

L’ideale è una sera in cui il cielo si presenta sereno ma non eccessivamente brillante a causa del vento.

Registax 6Registax versione 6 è uno dei programmi che può essere utilizzato per fare l’allinemamento dei fotogrammi e lo stack (somma)

Processo di somma immagini

- -

Luminanza Dark frame Flat field

Immagine a colori del soggetto astronomico

Ripresa buia per evidenziare il rumore elettronico

Campo bianco per eliminare vignettatura e polveri sul sensore

DeepSkyStacker

è un programma che allinea e somma immagini di profondo cielo, utilizza nel processo un sistema di calcolo delle posizioni delle stelle registrate in questa maniera riesce a sovrapporre perfettamente le immagini.

IL SOLE

Macchie Solari

Cromosfera e protuberanze

Foto: R. ForestelloFoto: M. Gusmaroli

• Il Sole è l’oggetto più brillante che si può fotografare, a causa della sua forte luminosità è necessario ridurre con apposito filtro la luce che ci arriva.

Eclisse di Sole L’eclisse di Sole avviene quando il disco della Luna passadavanti alla nostra stella nella fase di novilunio. Si creapertanto un cono d’ombra che colpisce la superficie dellaTerra in quella zona il Sole verrà oscurato parzialmente ototalmente dal passaggio del nostro satellite.

Foto: A. Cereda

La LunaLa Luna è l’oggetto astronomico più semplice da fotografare, già con un teleobbiettivosi possono riprendere crateri e montagne sulla sua superficie. Lo strumento ideale è untelescopio a lunga focale per poter ingrandire e riprendere dettagli molto piccoli dellasuperficie lunare.

La superficie Lunare

La superficie lunare è ricca di dettagli: crateri, valli, montagne pianure sabbiose

Questi dettagli possono essere fotografati mediante l’uso di una webcam ingrandendo molto l’immagine primaria che arriva dal telescopio con una lente di barlow che moltiplica la focale dello strumento.

Eclisse di LunaL’eclisse di Luna avviene quando l’ombra della Terra oscura il disco della Luna Piena. L’ombra

della Terra non essendo netta a causa della presenza dell’atmosfera genera un insolito colorerosso sulla superficie lunare.

Mercurio• Mercurio è un pianeta molto elusivo e difficile da osservare e fotografare a causa della sua

posizione molto vicina al Sole.• I momenti migliori per vederlo sono quando raggiunge la massima distanza angolare dalla

nostra stella durante le elongazioni est e ovest.

Strumenti:

Telescopio Schmidt-Cassegrain o Maksutow-Cassegrain

Webcam astronomica

Venere

Strumenti:Telescopio Schmidt-Cassegrain o Maksutow-CassegrainWebcam astronomica

Foto: D. Milone

Venere a differenza di Mercurio è un pianeta che presenta condizioni di osservabilità migliori. Il Pianeta si rende visibile nel cielo serale (a ovest) o mattutino (a est) per parecchi mesi e nei periodi di massima elongazione dal Sole raggiunge una luminosità elevata diventando di fatto l’oggetto più brillante del cielo dopo il Sole e la Luna.

Marte• Marte è il primo dei pianeti esterni, le sue dimensioni sono relativamente piccole

pertanto si rende ben visibile solamente quando raggiunge le opposizioni diminuendo di fatto la sua distanza dalla Terra


Foto: M. Rovati

Giove• Giove il gigante gassoso, è il più grande dei pianeti ed è anche quello meglio

osservabile.

Foto: M. Rovati

Foto: V. Iudica


Saturno• Saturno il pianeta dal caratteristico sistema di anelli. Gli anelli sono fotografabili

anche da terra con un piccolo telescopio amatoriale e comunque visibili anche con un binocolo.

Foto: V. Iudica


UranoUrano è il primo dei pianeti esterni non visibile ad occhio nudo. Di diametrorelativamente piccolo e poco luminoso si presenta come un dischetto di coloreverde chiaro, una posa prolungata ci mostra alcuni dei suoi satelliti.


NettunoNettuno è l’ultimo dei pianeti, praticamente invisibile ad occhio nudo, vale lo stesso discorso fatto per Urano con la variante nel suo colore caratteristico blù oltremare.

Per questo motivo è stato chiamato come il dio greco del mare.

Plutone Plutone è l’oggetto del sistema solare fotografabile più lontano, appare come una stelladi 14esima magnitudine.

Si confonde con le stelle di sfondo lo si riconosce solamente fotografando dopo alcunigiorni la stessa porzione di cielo si noterà lo spostamento di un punto luminoso.

Immagini a largo campo

Le immagini a largo campomediante l’uso di obbiettivifotografici a corta focale28-50 mm, permettono dicatturare ampie porzioni dicielo, mostrandoci interecostellazioni circondate danebulose e vaste aree distelle e nubi oscure.

Si utilizzerà unapparecchio diinseguimento non guidatooppure si dovranno fareesposizioni con un tempomassimo di 17-22 secondiin base alla focaledell’obbiettivo usato.

La Via Lattea

Riprendere la Via Lattea, la nostra Galassia, non occorre il telescopio, basta una semplice macchina fotografica con obbiettivo a corta focale, magari un grandangolare. I tempi di posa dato l’obbiettivo luminoso si accorciano di parecchio. Per una buona foto bastano 10/15 minuti di esposizione totale, sommando 4 o 5 pose da 4/7 minuti. L’elaborazione metterà in mostra le estese nubi di idrogeno e di polveri e le rosse nebulose che costellano il disco galattico.

Obbiettivi e macchine fotografiche diverse danno risultati differenti , a sinistra la via Lattea nel Sagittario ripresa con una camera modificata e obbiettivo a fuoco fisso da 50 mm, mentre a destra lo stesso soggetto ripreso con un obbiettivo da 24 mm con macchina non modificata.

Via Lattea nel Cigno

Le Nebulose

Le nebulose sono nubi di gas interstellare, principalmente Idrogeno ed Elio, emettonotantissimo nell’infrarosso pertanto lo strumento ideale di ripresa è la macchinafotografica modificata o i CCD.

Le NebuloseM 8 e M 20 nel Sagittario posa di 1 h e 4 m con APO 80 Tecnosky

M 42 in Orione posa di 13 m e 46 s. con Newton d. 200 mm

Le NebuloseNGC 7000 la nebulosa Nord America, dettaglio del golfo del Messico posa di 34 minuti somma di 4 immagini + dark e flat con APO 80 mm Tecnosky focale 480 mm. Autoguida con rifrattore d. 60 mm focale 400 mm.

Le Nebulose

Nebulosa Velo NGC 6960-6992 resto di una Supernova esplosa in epoche preistoriche ripresa da Cernusco con Newton d. 200 mm Focale 1.000 mm posa complessiva di circa 1 ora.

Le Nebulose

Nebulosa Bozzolo nella costellazione del Cigno, Newton d. 200 mm focale 1000 mm posa di 1 ora somma di 10 immagini

Nebulosa M 8 Laguna nel Sagittario

Foto: A. Scanabissi

Le Nebulose

Nebulosa M 1 Granchio nel Toro

Foto: M. Rovati

Le Nebulose

Nebulose M 16 Aquila e M 17 Omega rispettivamente nel Sagittario e Serpente

Le Galassie

Le Galassie sono oggetti deboli che, a causadella loro enorme distanza (milioni di anni luce)richiedono più di altri un cielo buio e tempi diesposizione molto lunghi.

M 101 in Orsa Maggiore posa di 20 m Newton d. 200 mm Focale 1000

Le Galassie

Galassia M 33 nella costellazione del Triangolo posa di48 minuti e 13 secondi somma di 15 immagini

Le Galassie

Galassia M 51 nella costellazione dei Cani daCaccia posa di 44 minuti somma di 85immagini

Foto: R. Forestello

Le GalassieGalassia M 31 nella costellazione di Andromedaposa di 1 ora e 30 minuti somma di 8 immagini

Foto: E.Russo S. Carli

Le CometeLe comete sono oggetti celesti imprevedibili, non rispettano quasi mai le previsioni date dagli astronomi. La loro luminosità dipende molto dal quantitativo di gas che emettono durate il loro avvicinamento al Sole

Foto: E.Russo S. Carli R. ForestelloCometa Lovejoy

Cometa Hale Bopp

Cometa Holmes

Cometa Lovejoy

La Stazione SpazialeRiprendere i satelliti artificiali o la stazione spaziale in orbita non è facilissimo occorre sapere con precisione il percorso che avranno al momento della ripresa fotografica. Essendo oggetti relativamente piccoli e molto veloci nel cielo è meglio approfittare di riprenderli quando passano davanti al Sole o alla Luna.

La Stazione Spaziale

Foto transito ISS sul disco del Sole del 21/04/2015 Foto: S. Monaco

Aurore e ArcobaleniA volte capita che la luce solare o l’energia della nostra stella interagendo con la nostra

atmosfera genera effetti di luce inusuali e particolari sono gli arcobaleni e le aurore boreali

Foto: A. Barlassina

Foto: P. Perego

Astrofoto per ricercaLa fotografia astronomica non ha solamente lo scopo di catturare le bellezze del cielo ma vieneutilizzata soprattutto per fare ricerca e scoprire i segreti dell’Universo. Con la spettroscopia èpossibile capire la composizione e il funzionamento delle stelle, con l’astrometria si scopre comesi muovono le stelle e come variano la loro luminosità. Si possono scoprire nuovi mondi perguardare la dove nessun Uomo è mai giunto ora!

Foto: E. Russo

GRAZIE

Fotografare le stelle è come catturare una parte di esse,

dopo che ha viaggiato attraverso migliaia o milioni di anni luce …….

elementi di base per l’astrofotografia...2015/11/19 · elementi di base per l’astrofotografia...

Documents